ה מפעיל ליניארי חשמלי PA-12 הוא דוגמה נהדרת לעקרונות עיצוב רזה ומייצג את עתיד התנועה הליניארית. אם אתם מחפשים מכשיר שיכול לספק ביצועים הטובים מסוגו באריזה קומפקטית, אל תחפשו עוד. ה-PA-12 עמוס בפתרונות מודרניים לבעיות חוזרות ונשנות, ומאמר זה יספק מבט על המאפיינים העיקריים של עיצוב המפעיל הזה. מפעיל ליניארי זה נבנה במיוחד כדי לספק את התנועה המדויקת ביותר האפשרית ברזולוציה גבוהה, מבלי לדרוש מהמשתמש לקבוע פרמטרי בקרה או לפצות על קריאות מיקום עבור תנאי עומס שונים. לשם כך, למפעיל יש פוטנציומטר מדויק מאוד עם מסנן מובנה להפחתת הרעש החשמלי, ומנוע קל מאוד להפחתת השפעת האינרציה. אנו מוכרים גם מפעילים PA-12 עם מנועים ללא ליבה, שיכולים לספק ביצועים טובים משמעותית ממנועים עם ליבה, ותורמים עוד יותר לדיוק מוגבר.
מפעיל חשמלי זה מגיע מצויד במחשב מובנה שיטפל בכל החישובים הדרושים. נדרש מהמשתמש רק לספק את הפקודות באחת משתי האפשרויות. TTL אוֹ RS-485 פורמט. לחלופין, ניתן לחבר את ה-PA-12 לבקר מחשב LC-12, ותוכלו לשלוח פקודות דרך ממשק במחשב האישי שלכם. עם כל זה בחשבון, בואו נתחיל עם ה-PA-12 וכל מה שיש לו להציע!
דיוק תנועה
ביצענו בדיקה עצמאית על המפעילים PA-12 שלנו כדי לחשב את דיוק התנועה שלהם. הבדיקה נועדה לבצע במדויק שתי ספירות סרוו לכל פקודת תנועה, שיסתכמו ב-0.001074 אינץ' לכל תנועה. המדידות נאספו באמצעות מחוון מיקום לייזר מדויק, ולמפעיל היה גם עומס של 15 פאונד מחובר הן ליציאה והן לנסיגה. את התוצאות ניתן לראות בגרפים למטה.
רוב המכשירים הנפוצים אינם יכולים לתפוס במדויק שינוי כה קטן במיקום. אם המפעיל היה נע במרווחים גדולים יותר, התוצאות היו מדויקות אף יותר. תנועה זו מבוססת על שני גורמים - דיוק גבוה מהפוטנציומטר המובנה ובקר PID מכויל כראוי. ניתן לשנות את הפרמטרים לבקרת PID באופן אופציונלי באמצעות פקודות דיגיטליות, אך הדבר אינו מומלץ.
מנוע ליבה לעומת מנוע ללא ליבה
PA-12 יכול להגיע עם מנוע DC עם ליבה או ללא ליבה. נסקור את היתרונות והחסרונות של שניהם.
מנוע ליבה
במנוע DC טיפוסי, סליל מלופף סביב ליבת הברזל של הרוטור. כאשר מופעל זרם על הסליל, הוא יוצר שדה מגנטי אשר, יחד עם סטטור, גורם לסיבוב המנוע. מנוע DC עם ליבת ברזל ומברשות הוא אופציה בדוקה, אמינה ובעלת עלות נמוכה. מנוע DC עם ליבה ומברשות יוכל לפעול ממתח DC בקו ישר ולעמוד במומנט גבוה בזכות ליבת הברזל השומרת על הכל קשיח. הליבה גם עוזרת למנוע להשיג צריכת זרם גבוהה יותר מכיוון שהיא משמשת כגוף קירור ומאפשרת לחום להתפזר. מנוע מסוג זה הוא פשוט מאוד אך יעיל, אך יש לו כמה חסרונות.
למנוע DC עם מברשות ליבה נוטה להיות בעל תאוצה והאטה נמוכות יותר עקב המשקל הנוסף מליבת הברזל. למנוע זה נוטה גם להיות השראות גבוהה יותר, מה שאומר שיש יותר קשתות חשמליות מקריות בין הקומוטטור למברשות. השפעה זו תגביר את הבלאי של המברשות לאורך זמן.
מנוע ללא ליבה
מנוע DC ללא ליבה עם מברשות הוא הפתרון לרבות מהבעיות הללו. מנוע ללא ליבה בנוי באמצעות רשת סלילים תומכת עצמית שאינה זקוקה לליבה כדי לשמור על צורתה הנכונה. זה הופך את הרוטור לקל מאוד, מה שאומר שהוא יכול להאיץ ולעצור הרבה יותר מהר. הוא יעיל יותר, ודורש פחות זרם כדי להשיג את אותו מומנט כמו מנוע ליבת ברזל. לסוגים אלה של סלילים מתוחכמים יש גם השראות נמוכה יותר, מה שאומר שהקשת בין הקומוטטור למברשות מתרחשת בהספק נמוך יותר ובתדירות מופחתת.
החסרונות של מנועים ללא ליבה הם הגודל המוגבל, העלות המוגברת והדרישה לגוף קירור. במנוע עם ליבה - הליבה דואגת להרחקת החום מהסלילים, אך תזדקקו לשיטות ניהול חום חלופיות כדי לגרום למנוע הזרם הישר ללא ליבה לעבוד באופן עקבי לאורך זמן.
מנוע הליבה PA-12 הוא כבר מבנה קל מאוד עם גודל קומפקטי ועומס אינרציאלי מופחת. עבור צרכי מיקרו-מיקום ייעודיים, כנראה שזה רעיון טוב לבחור באפשרות המנוע ללא הליבה מכיוון שהיא תאפשר ליישום שלך להשיג את התוצאות הטובות ביותר.
סינון ורעש
המאפיין המובהק של PA-12 הוא היכולת לבצע מדידות מיקום באמצעות הפוטנציומטר בצורה מדויקת ועקבית. על מנת להשיג זאת, ה-PA-12 מגיע עם ממיר אנלוגי-לדיגיטלי (ADC) שנועד להתחבר לפוטנציומטר. הבקר המובנה מבצע את פונקציית הסינון של האותות המגיעים מהפוטנציומטר, וממיר את הנתונים האנלוגיים לתגובות דיגיטליות שניתן לשלוח באמצעות חבילות תקשורת TTL או RS-485. כדי לאפשר את הקריאות בנסיבות רגילות, תדירות קריאת הנתונים המומלצת היא 100 פעמים בשנייה. משמעות הדבר היא שניתן לעדכן את מידע המיקום בקצב של 100 הרץ.
עם זאת, מפעילי PA-12 מסוגלים לתדירות קריאת נתונים מקסימלית של 500 פעמים בשנייה. יהיה צורך להגדיר את היחידות במפעל באופן מותאם אישית כדי להשיג תוצאה זו, אך ניתן להשיג קצב רענון גבוה מבלי להתפשר על הדיוק.
תִקשׁוֹרֶת
הדבר החשוב ביותר שיש לזכור לגבי מפעילים אלה הוא שלא ניתן לשלוט בהם באמצעים רגילים. על מנת להשיג את הביצועים, היציבות ודיוק המיקום של מפעילי PA-12, המשתמש נדרש להתחבר למיקרו-בקר הפנימי באמצעות פרוטוקול RS-485 או TTL. עבור יחידות התומכות ב-TTL ניתן לתקשר באמצעות פולסי סרוו.
גם TTL וגם RS-485 מייצגים סטנדרטים בתקשורת טורית. הם מספקים מסגרת לפיתוח קבוצת פקודות ותגובות בפורמט 8 סיביות שניתן להשתמש בהן כדי להתממשק עם המיקרו-בקר המובנה ב-PA-12.
פרמטרי התקשורת עבור חיבור נתונים טורי עבור TTL ו-RS-485 מוצגים להלן:
מִבְנֶה
מבנה הנתונים לתקשורת עם המיקרו-בקר המובנה PA-12 הוא UART חצי-דופלקס. מערכת תקשורת דופלקס מלא מאפשרת לשני ההתקנים לשדר ולקבל נתונים בו זמנית. במקרה של PA-12, המערכת היא חצי-דופלקס, המכונה גם חצי-דופלקס. משמעות הדבר היא שההתקנים יכולים לתקשר זה עם זה, אך לא בו זמנית. בכל עת במהלך התקשורת, התקן אחד חייב לשדר בעוד שהשני מקבל, ולהיפך.
מסיבה זו, אם אתם מנסים לתקשר עם PA-12 דרך התקן תקשורת טורית דו-כיוונית מלאה, תצטרכו להשתמש במאגר בין לבין.
איור 1: תרשים חיווט תקשורת TTL/PWM עבור חצי דופלקס
עבור תקשורת TTL/PWM בין התקן דופלקס מלא ל-PA-12, אנו ממליצים ליישם שבב 74LVC2G241 שישמש כחיץ. התקן דופלקס מלא יכול להיות משהו כמו מיקרו-בקר ארדואינו. למידע מפורט על אופן הגדרתו, ניתן לעיין במאמר שלנו בנושא תחילת העבודה עם ארדואינו ו-PA-12.
איור 2: תרשים חיווט תקשורת RS-485 עבור חצי דופלקס
עבור מפעילים מסוג RS-485, אנו ממליצים להשתמש בשבב MAX485 כחיץ בין בקר דופלקס מלא לבין התקן PA-12 בעל חצי דופלקס. כמובן, התקני תקשורת שהם בעצמם חצי דופלקס לא יתקשו לתקשר ישירות עם PA-12. לדוגמה, מודול PLC מסוג Allen-Bradley 1769-ASCII יכול לתקשר ישירות עם ה-PA-12.
קצב באוד
קצב הבאוד מייצג את מהירות התקשורת בין התקנים דרך ערוץ הנתונים. קצב הבאוד המוגדר כברירת מחדל של מפעילי PA-12 מוגדר ל-57600 bps. אם התקן התקשורת שלך משתמש בקצב באוד שונה, ישנן שתי דרכים לשנות אותו. הדרך הקלה ביותר היא לחבר את ה-PA-12 למחשב דרך בקר הממשק LC-12 שלנו ולבצע את השינויים דרך האפליקציה. לחלופין, ניתן גם להגדיר את קצב הבאוד באמצעות פקודת הכתיבה RS-485. פעולה זו תדרוש ממך לבצע את הפעולות הבאות:
1. הגדר את קצב הבאוד (baud rate) עבור מודול התקשורת ל-57600.
2. רשום את קצב הבאוד הרצוי בכתובת הזיכרון 0x04.
3. יש להגדיר את ערך קצב הבאוד בכתובת 0x04 לאחד מ-4 ערכים ספציפיים, כאשר 32 מתאים ל-57600 הוא ערך ברירת המחדל.
4. יש לאתחל את ה-PA-12 כדי שהשינויים ייכנסו לתוקף. יהיה עליך לכבות את ה-PA-12, לאחר מכן לשנות את קצב השידור בהתקן התקשורת שלך ולהפעיל את המערכת מחדש.
בקר ממשק מחשב LC-12
הדרך הקלה ביותר לתקשר עם המחשב הפנימי של PA-12 היא באמצעות בקר ממשק המחשב LC-12ניתן להשתמש בו לחיבור למפעילים TTL/PWM ו-RS-485. ה-LC-12 נדרש גם להורדה והתקנה של שדרוגי קושחה.
ניתן להשתמש בבקר הממשק כדי להגדיר בנוחות פרמטרי פעולה עבור מפעילי PA-12. לדוגמה, ביישומים מסוימים ייתכן שתרצו להגדיר מגבלות הארכה ונסיגה, קצב באוד, טמפרטורה מקסימלית, זרם מקסימלי, שגיאת מיקום מקסימלית מותרת וכן הלאה. בכמויות גדולות, Progressive Automations יתכנתו מראש את כל היחידות, אך אם מדובר בכמויות ייצור של 50 יחידות או פחות, ייתכן שיהיה קל יותר להגדיר את הפרמטרים דרך הממשק.
ניתן להשתמש ב-LC-12 כדי לבדוק את תנועת המפעיל מבלי להיתקע בניסיון להגדיר את תקשורת TTL ו-RS-485. ה-LC-12 תמיד יוכל להתחבר למפעיל PA-12 אם אין בעיות חומרה. זה יכול להיות שימושי בעת ניטור הפרמטרים שהוגדרו במפת נתוני הזיכרון כדי לוודא ששום דבר אינו במקומו ולתקן את השגיאות במידת הצורך.
המחשב הפנימי של ה-PA-12 יוכל לאבחן את עצמו בעיות ולהציג קודי שגיאה במהלך הפעולה. ייתכן שיהיה קשה לדעת בדיוק מה לא בסדר במפעיל רק כאשר מקבלים את אותות המשוב. ממשק המחשב האישי של LC-12 יוכל לחפש ולהציג את השגיאות שהמפעיל מייצר ולהקל על הבנת כיצד לתקן את הבעיות. לדוגמה, אם המפעיל אינו מגיע למיקום היעד, ניתן להסתכל על תצוגת השגיאה ועל הצג הנוכחי בממשק ולקבוע שיש חסימה בדרך.
לבסוף, לבקר ממשק המחשב LC-12 יש שתי פונקציות חשובות עבור מפעילי PA-12 שהופכות אותו לבן לוויה חיוני לדגימה ראשונית ופתרון בעיות. ה-LC-12 הוא הדרך היחידה לאפס את המפעיל להגדרות ברירת המחדל של היצרן ולהחיל עדכוני קושחה.
מילה אחרונה
במאמר זה, סקרנו את המאפיינים המרכזיים של תנועה מדויקת, מנועים עם ליבה לעומת מנועים ללא ליבה ואת הרעש הנמוך של המפעיל הליניארי החשמלי PA-12 שלנו. ישנן דרכים שונות לתקשר עם מפעיל זה, כאשר בקר ממשק המחשב LC-12 נחשב לקלה ביותר על ידי המהנדסים שלנו.
אנו מקווים שנהניתם ממאמר זה – אם יש לכם שאלות נוספות בנוגע ל-PA-12 שלנו או לכל אחד מהנושאים במאמר זה, שלח לנו דוא"ל או אחרת להתקשר 1-800-676-6123 (שיחה חינם).